Fyzika
Mechanika
Bitva o Copernicanism byla bojována v oblasti mechaniky i astronomie. Ptolemaijsko-aristotelský systém stál nebo padal jako monolit a spočíval na myšlence pozemské pevnosti ve středu vesmíru. Odstranění Země ze středu zničilo doktrínu přirozeného pohybu a místa a kruhový pohyb Země byl neslučitelný s aristotelskou fyzikou.
Galileo příspěvky k vědě o mechanice byly přímo spojené s jeho obranou Copernicanism. Ačkoli v mládí se držel tradiční fyziky podnětů, jeho touha matematizovat způsobem Archimedese ho vedla k opuštění tradičního přístupu a rozvoji základů pro novou fyziku, která byla jak vysoce matematizovatelná, tak přímo související s problémy, jimž čelí nový kosmologie. Zájem o nalezení přirozeného zrychlení padajících těl, byl schopen odvodit zákon volného pádu (vzdálenost, s, mění se jako čtverec času, t 2). Spojením tohoto výsledku s jeho základní formou principu setrvačnosti byl schopen odvodit parabolickou cestu projektilního pohybu. Kromě toho mu jeho princip setrvačnosti umožnil setkat se s tradičními fyzickými námitkami proti pohybu Země: protože tělo v pohybu má sklon zůstat v pohybu, střely a další objekty na zemském povrchu budou mít tendenci sdílet pohyby Země, což bude tedy nepochopitelné pro někoho stojícího na Zemi.
Příspěvky francouzského filozofa René Descartese do 17. století, stejně jako jeho příspěvky k vědeckému úsilí jako celku, se více zabývaly problémy v základech vědy než řešením konkrétních technických problémů. Hlavně se zabýval koncepcemi hmoty a pohybu v rámci svého obecného programu pro vědu - konkrétně, aby vysvětlil všechny přírodní jevy z hlediska hmoty a pohybu. Tento program, známý jako mechanická filozofie, se stal dominantním tématem vědy 17. století.
Descartes odmítl myšlenku, že jeden kus hmoty může působit na jiný prostřednictvím prázdného prostoru; místo toho musí být síly propagovány hmotnou hmotou, „éterem“, který vyplňuje celý prostor. Ačkoli hmota má tendenci se pohybovat v přímé linii v souladu se zásadou setrvačnosti, nemůže zabírat prostor již naplněný jinou hmotou, takže jediným druhem pohybu, který se může skutečně vyskytnout, je vír, ve kterém se každá částice v kruhu pohybuje současně.
Podle Descartes závisí všechny přírodní jevy na kolizi malých částic, a proto je velmi důležité objevit kvantitativní zákony dopadu. Učinil to Descartesův žák, nizozemský fyzik Christiaan Huygens, který formuloval zákony zachování hybnosti a kinetické energie (druhé platí pouze pro elastické srážky).
Práce Sira Isaaca Newtona je vyvrcholením vědecké revoluce na konci 17. století. Jeho monumentální Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Matematické základy přírodní filosofie) vyřešil hlavní problémy vědecké revoluce v mechanice a kosmologii. Poskytl fyzický základ pro Keplerovy zákony, sjednocenou nebeskou a pozemskou fyziku podle jednoho souboru zákonů a stanovil problémy a metody, které dominovaly většině astronomie a fyziky po více než století. Prostřednictvím konceptu síly byl Newton schopen syntetizovat dvě důležité složky vědecké revoluce, mechanickou filozofii a matematizaci přírody.
Newton byl schopen odvodit všechny tyto výrazné výsledky z jeho tří zákonů pohybu:
1. Každé tělo pokračuje ve stavu klidu nebo pohybu v přímém směru, pokud není nuceno tento stav změnit silou, která na něj působí;
2. Změna pohybu je úměrná působící hybné síle a je prováděna ve směru přímky, ve které je tato síla tlačena;
3. Ke každé akci je vždy proti stejná reakce: nebo jsou vzájemné akce dvou těl na sebe vždy stejné.
Druhý zákon byl uveden do jeho moderní formy F = ma (kde a je zrychlení) švýcarským matematikem Leonhardem Eulerem v roce 1750. V této podobě je zřejmé, že rychlost změny rychlosti je přímo úměrná síle působící na tělo a nepřímo úměrné jeho hmotnosti.
Aby mohl aplikovat své zákony na astronomii, musel Newton rozšířit mechanickou filozofii za hranice stanovené Descartesem. Předpokládal gravitační sílu působící mezi jakýmikoli dvěma objekty ve vesmíru, přestože nebyl schopen vysvětlit, jak by se tato síla mohla šířit.
Newton mohl pomocí svých zákonů pohybu a gravitační síly úměrné obrácenému čtverci vzdálenosti mezi středy dvou těl odvodit Keplerovy zákony planetárního pohybu. Galileův zákon volného pádu je také v souladu s Newtonovými zákony. Stejná síla, která způsobuje, že objekty padají blízko povrchu Země, také drží Měsíc a planety ve svých oběžné dráze.
Newtonova fyzika vedla k závěru, že tvar Země není přesně sférický, ale měl by se na rovníku vyboulit. Potvrzení této předpovědi francouzskými expedicemi v polovině 18. století pomohlo přesvědčit většinu evropských vědců, aby přešli z kartézské na newtonovskou fyziku. Newton také použil nesférický tvar Země k vysvětlení precese rovnodenností, pomocí diferenciálního působení Měsíce a Slunce na rovníkovou bouli ukázat, jak osa rotace změní svůj směr.
Optika
Věda o optice v 17. století vyjádřila základní výhled vědecké revoluce kombinací experimentálního přístupu s kvantitativní analýzou jevů. Optika měla svůj původ v Řecku, zejména v dílech Euklida (cca 300 Bce), který uvedl mnoho výsledků geometrické optiky, které Řekové objevili, včetně zákona odrazu: úhel dopadu je stejný jako úhel odrazu. V 13. století, jako muži Roger Bacon, Robert Grosseteste a John Pecham, spoléhající se na práci arabského Ibn al-Haythama (zemřel c. 1040), zvažovali četné optické problémy, včetně optiky duhy. Byl to Kepler, který převzal vedení od spisů těchto optiků 13. století, kteří určili tón pro vědu v 17. století. Kepler představil bodovou analýzu optických problémů a sledoval paprsky od každého bodu na objektu k bodu na obrázku. Stejně jako mechanická filozofie rozbíjela svět na atomové části, tak Kepler přistoupil k optice tím, že rozbil organickou realitu na to, co považoval za nakonec skutečné jednotky. Vyvinul geometrickou teorii čoček a poskytl první matematický popis Galileova dalekohledu.
Descartes se snažil začlenit jevy světla do mechanické filosofie tím, že prokázal, že je lze vysvětlit zcela z hlediska hmoty a pohybu. Použitím mechanických analogií dokázal matematicky odvodit mnoho známých vlastností světla, včetně zákona odrazu a nově objeveného zákona lomu.
Mnoho z nejdůležitějších příspěvků k optice v 17. století byla práce Newtona, obzvláště teorie barev. Tradiční teorie považovala barvy za výsledek úpravy bílého světla. Například Descartes si myslel, že barvy jsou výsledkem rotace částic, které tvoří světlo. Newton narušil tradiční teorii barev tím, že v působivé sadě experimentů prokázal, že bílé světlo je směsí, z níž lze oddělit jednotlivé paprsky barevného světla. S paprsky různých barev spojoval různé stupně nevyměnitelnosti, a tak dokázal vysvětlit, jak hranoly produkují spektra barev z bílého světla.
Jeho experimentální metoda byla charakterizována kvantitativním přístupem, protože vždy hledal měřitelné proměnné a jasné rozlišení mezi experimentálními nálezy a mechanickým vysvětlením těchto nálezů. Jeho druhý důležitý příspěvek k optice se zabýval interferenčními jevy, které se začaly nazývat „Newtonovy prsteny“. Ačkoli barvy tenkých vrstev (např. Olej na vodě) byly dříve pozorovány, nikdo se nepokusil kvantifikovat jevy jakýmkoli způsobem. Newton pozoroval kvantitativní vztahy mezi tloušťkou filmu a průměry prstenců barvy, pravidelností, kterou se pokoušel vysvětlit svou teorií záchvatů snadného přenosu a záchytů snadného odrazu. Nehledě na skutečnost, že obecně chápal světlo jako částice, Newtonova teorie záchvatů zahrnuje periodicitu a vibrace éteru, hypotetická kapalná látka pronikající celým prostorem (viz výše).
Huygens byl druhým velkým optickým myslitelem 17. století. Přestože kritizoval mnoho detailů Descartesova systému, napsal v karteziánské tradici a hledal čistě mechanické vysvětlení jevů. Huygens považoval světlo za něco jako fenomén pulsu, ale výslovně popřel periodicitu světelných pulzů. Vyvinul koncept vlnového frontu, pomocí kterého dokázal odvodit zákony odrazu a lomu z jeho pulzní teorie a vysvětlit nedávno objevený jev dvojitého lomu.
